COS-B

Status	Voltooid
Lancering	1975
Ruimtevaartorganisatie	ESA
Type	Gammastraling (0,25 – 25 fm / 50 MeV-5 GeV)
Orbit	Elliptisch geocentrisch
SRON-bijdrage	Anticoïncidentie-systeem

Het onderzoek naar gammastraling stond in de jaren ’70 nog in de kinderschoenen. Gammastraling is de meest energetische vorm van straling in het heelal en wordt geproduceerd door hemelverschijnselen zoals supernova-explosies en de interactie van kosmische straling met interstellair gas.

De Melkweg in kaart

COS-B produceerde de eerste kaart van de Melkweg in gammastraling die niet alleen uit een diffuse gloed bestond, maar waarin ook een structuur zichtbaar was. Deze kaart bevestigde dat kosmische straling interacteert met waterstofgas in de schijf van ons sterrenstelsel. COS-B kon zo ook individuele sterren, met name pulsars, onderscheiden van de achtergrondstraling van de Melkweg. Op de kaart verschenen bijvoorbeeld Vela- en Krabpulsar als duidelijke hotspots. Dit vormde het bewijs dat gammastraling niet alleen uit diffuus gas kwam, maar ook uit specifieke compacte objecten.

Radio-stille pulsars

Daarnaast stuitte COS-B op een groot mysterie: een heldere bron van gammastraling, genaamd ‘Geminga’, die in optisch licht en radiostraling onzichtbaar was. Dit leidde uiteindelijk tot de ontdekking van een nieuwe klasse objecten: de radio-stille pulsars. Dit zijn snel roterende neutronensterren die vrijwel alleen in röntgen- en gammastraling te zien zijn.

Quasars

Tot slot keek COS-B verder dan onze eigen Melkweg. De satelliet detecteerde de eerste bron van gammastraling van buiten ons sterrenstelsel: de quasar 3C 273. Dit toonde aan dat heldere sterrenstelsels ook enorme hoeveelheden hoogenergetische straling de ruimte in slingeren. Het bewees dat gammastraling niet beperkt is tot onze eigen omgeving, maar een universeel verschijnsel is in het heelal.

Lees meer

Artist impression van COS-B. Credit: ESA

Gammastraling laat zich niet vangen met spiegels of lenzen; de straling is zo krachtig dat ze overal dwars doorheen gaat. Om dit te meten, bestond de telescoop van COS-B uit een vonkenkamer. Wanneer een gammadeeltje de kamer binnenkwam, zette het een kettingreactie in gang die een spoor van vonkjes achterliet.

Er was echter een groot probleem: de ruimte zit vol met kosmische straling. In tegenstelling tot wat de naam doet vermoeden bestaat die uit geladen deeltjes, voornamelijk protonen. Voor elk gamma-foton dat COS-B wilde vangen, vlogen er duizenden protonen door de satelliet en produceerden net als gammastraling vonken in de detector. Zonder filter zou COS-B dus een kaart maken vol met valse detecties.

SRON’s bijdrage

Om deze chaos te filteren, ontwikkelde en bouwde SRON de Anticoincidence Counter (ACO). Dit was een koepel die de vonkenkamer volledig omsloot. Het systeem maakte gebruik van het natuurkundige verschil tussen kosmische straling, dat elektrisch geladen is, en de neutrale gammastraling. Wanneer een geladen deeltje de koepel raakte, lichtte het plastic kort op. De elektronica wist dan dat het deze meting moest negeren. Gammastraling vloog daarentegen ongemerkt door de koepel heen, om pas in de vonkenkamer te reageren.

Bijschrift afbeelding:
De eerste kaart van de Melkweg in gammastraling (150-300 MeV). Hiervóór was die alleen zichtbaar als een vale gloed. Boven: COS-B gericht op het centrum van de Melkweg. Onder: COS-B gericht op de buitenkant van de Melkweg. Met duidelijk zichtbaar de Velapulsar rond l ~ 263 en de Krabpulsar rond l ~ 184. De mysterieuze Geminga pulsar is te zien rond l ~ 194. Credit: ESA

Lees meer